轴对称数值磁流体动力学模拟与喷流发射盘的自相似解比较
高能天体物理现象
2026-03-31 v1
摘要
由大尺度垂直场近等分区驱动的湍流吸积盘可产生稀薄且高速的自约束喷流。这些喷流发射盘（JEDs）的自相似解长期以来已为人所知，提供从湍流盘到理想磁流体动力学（MHD）喷流渐近 regime 中所有物理量的分布。然而，由于模拟中发现的质量损失率始终高于解析结果，针对数值模拟与解析解的彻底比较从未实现，这主要是因为质量损失率的差异。这种张力可能动摇了解析方法、数值方法，或两者。本文旨在搭建这两种互补方法之间的鸿沟，解决这一长期存在的问题。我们对参数集合与解析JED解相同的阻性和粘性吸积盘进行了2.5D（轴对称）模拟。结果表明，数值解与解析解几乎完全吻合，从而解决了此前观察到的张力。模拟还确认JEDs表现为动力学吸引子：即使从不同的初始条件出发，系统始终会收敛到预期的稳态解。本工作表明，自相似解为吸积-抗发射物理提供了宝贵的见解。然而，作为依赖α-预设的2.5D数值模拟，它们强烈依赖于湍流项所做出的假设。相比之下，3D模拟捕捉湍流，但在大规模天体物理系统建模时变得代价高昂。我们主张使用全局3D模拟来探讨湍流，并为2.5D研究推导物理动机预设。
引用
@article{arxiv.2603.27079,
title = {Comparison between axisymmetric numerical magnetohydrodynamical simulations and self-similar solutions of jet-emitting disks},
author = {N. Zimniak and C. Zanni and J. Ferreira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.27079},
year = {2026}
}